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网络控制系统控制策略的研究

作　者: 汤桥
导　师: 时维国
学　校: 大连交通大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 网络控制系统网络时延状态观测器
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 78次
引　用: 1次
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内容摘要

计算机、通信技术的迅速发展使得控制系统日益趋向于分布化,网络控制系统正逐渐成为人们研究的热点问题之一。通过实时网络而构成闭环的反馈控制系统被称为网络控制系统,简称为NCS(Networked Control System)。在NCS中,控制系统的各元件之间通过网络来交换信息。网络化控制是远程控制发展的客观要求,传感器、执行器等现场设备的智能化为通信网络在控制系统中的应用提供了必要的条件,而各种现场总线和工业以太网技术的发展和成熟解决了网络控制系统自身的可靠性和开放性问题,使之成为现实。网络给人带来便利的同时也带来了许多问题,诸如：网络延时、数据包丢失以及网络调度和带宽分配之类的问题。这些问题给网络控制系统的设计与研究带来了很大的挑战。本文在分析网络控制系统的特点、基本问题和国内外研究现状的基础上,把网络时延问题作为主要研究内容。针对网络诱导时延诱发的各种问题,本文主要做了以下工作：1、时延分析。首先分析了时延的组成,时延对系统的影响以及驱动方式对时延的影响。最后通过仿真直观的表示出随机时延和固定时延对系统的影响。2、时延的补偿。在现有网络控制系统研究的基础上,针对网络时延的补偿问题。本文提出了两种方法：(1)针对由于不确定时延引起的系统模型的不确定性,将不确定对象建立为模糊模型,运用模糊自校正控制的方法对网络控制系统中的时延进行补偿,降低了时延对系统的影响,取得了比较好的效果；(2)研究了随机长时延的网络控制系统的时延补偿问题。由于系统的状态无法直接测量,针对具有随机长时延的网络控制系统设计了具有时延补偿功能的状态观测器对其进行补偿,从而使系统性能得到改善。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-25
  1.1 网络控制系统的研究背景  9-13
    1.1.1 网络控制系统的定义  9
    1.1.2 网络控制系统产生的背景  9-11
    1.1.3 网络控制系统的结构  11-13
  1.2 网络控制系统的特点及选题意义  13-20
    1.2.1 网络控制系统的特点  13-14
    1.2.2 网络控制系统的基本问题  14-20
  1.3 网络控制系统的工程应用  20
  1.4 网络控制系统的研究现状  20-23
  1.5 本文的主要工作  23-25
第二章网络控制系统仿真技术的研究和时延分析  25-43
  2.1 网络控制系统仿真技术概述  25-27
    2.1.1 全实物实验系统  25
    2.1.2 半实物半虚拟仿真实验  25-26
    2.1.3 纯虚拟仿真  26-27
  2.2 TrueTime工具箱  27-31
    2.2.1 TrueTime工具箱的结构和功能  27-29
    2.2.2 TrueTime的安装与初始化  29-30
    2.2.3 脚本文件的编译  30
    2.2.4 建立仿真系统的主要技术问题  30-31
  2.3 网络控制系统时延分析  31-36
    2.3.1 时延的组成  31-33
    2.3.2 节点驱动方式对时延的影响  33-36
    2.3.3 时延对网络控制系统的影响  36
  2.4 仿真系统实例  36-42
    2.4.1 固定时延仿真  38-40
    2.4.2 随机时延仿真  40-42
  本章小结  42-43
第三章网络控制系统时延补偿算法的研究  43-50
  3.1 时延的处理方法  43
  3.2 模糊控制与自适应控制介绍  43-45
  3.3 问题的描述  45-46
  3.4 算法设计  46-49
  本章小结  49-50
第四章随机时延网络控制系统的状态观测器的设计  50-58
  4.1 反馈与观测器的一些基本知识  50-52
    4.1.1 输出反馈与状态反馈  50-51
    4.1.2 观测器的简单介绍  51-52
  4.2 问题的描述  52
  4.3 长时延状态观测器的设计  52-53
  4.4 控制器的设计  53-57
  本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-63
攻读硕士学位期间发表的学术论文  63-64
致谢  64

网络控制系统控制策略的研究

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